16 Определение допускаемого усилия на плашки транспортера гибких труб (гт). Силовой расчет привода барабана гт

плашка представляет собой абсолютно жесткий монолит, а труба – упругое тело, поведение материала которой соответствует диаграмме растяжения-сжатия.

П ри взаимодействии плашек с трубой возможны три варианта приложения сил: · при Rтр.н < Rп возникает ситуация, изображенная на рис. 1, а; · при Rтр.н > Rп имеет место вариант, представленный на рис. 1, в; · при Rтр.н = Rп характерной является картина, изображенная на рис. 1, б. Здесь Rтр.н – наружный радиус гибкой трубы, Rп – радиус кривизны контактной поверхности плашек.

Схема взаимодействия плашек транспортера с гибкой трубой:

при сжатии трубы: а – двумя сосредоточенными силами, б – равномерно распределенной нагрузкой, в – двумя парами сосредоточенных сил

Приложение двух сосредоточенных сил. Этот случай соответствует соотношению Rтр.н < Rп (см. рис. 1, а). При этом в поперечных сечениях трубы с угловой координатой j действуют следующие силы:

нормальная N(j) = 0,5Р cos j; поперечная Q(j) = 0,5Р sin j;

изгибающий момент M(j) = Р Rтр.н (0,3183 – 0,5sin j).

Приложение двух пар сосредоточенных сил. Этот случай соответствует соотношению Rтр.н > Rп. Здесь также в качестве координаты рассматриваемого сечения принят угол j.

Нормальная сила:

интервал 0 £ j £ a N(j) = –(P/2)[0,3183сosj(sin2b – sin2a)];

интервал a £ j £ b N(j) = –(P/2)[0,3183сosj(sin2b –sin2a) + sinj];

интервал b £ j £ p N(j) = –(P/2)[0,3183сosj(sin2b – sin2a)].

Поперечная сила:

интервал 0 £ j £ a Q(j) = (–P/2)[0,3183sinj(sin2a – sin2b)];

интервал a £ j £ b Q(j) = (–P/2)[0,3183sinj(sin2a – sin2b) + сosj];

интервал b £ j £ p Q(j) = (–P/2)[0,3183sinj(sin2a – sin2b)].

Изгибающий момент:

интервал 0 £ j £ a M(j) = (PRтр.н/2)[0,3183(bsinb + сosb – asina – сosa –

– sin2aсosj + sin2bсosj) – sinb + sina];

интервал a £ j £ b M(j) = (PRтр.н/2)[0,3183(bsinb + сosb – asina – сosa –

– sin2aсosj + sin2bсosj) – sinb + sinj];

интервал b £ j £ p M(j) = (PRтр.н/2)[0,3183(bsinb + сosb – asina – сosa –

– sin2aсosj + sin2bсosj)].

В рассматриваемом случае нагружения трубы предполагают, что каждая из действующих сил равна половине усилия, приложенного к плашке. Приложение распределенной нагрузки. Этот случай соответствует соотношению Rтр.н = Rп (см. рис. 1, б). Значение j характеризует текущую угловую координату продольного сечения, в которой определяется изгибающий момент, а a – половину угла охвата трубы плашкой. Силовые факторы в поперечных сечениях определяются следующим образом.

Нормальная сила:

интервал 0 £ j £ a N(j) = –qRтр.н sin 2j; интервал a £ j £ p – a N(j) = –qRтр.нsinasinj.

Поперечная сила:

интервал 0 £j£ a Q(j) = qRтр.н sinj сosj; интервал a £ j £ p – a Q(j) = qRтр.нsinaсosj.

Изгибающий момент:

интервал 0 £ j £ a M(j) = qR2тр.н {(1/p)[(0,5a + asin2a + 1,5 sina сosa)] –

– 0,5 sin2a – 0,5sin 2j};

интервал a £ j £ p – a M(j) = qR2тр.н{(1/p)[(0,5a + asin2a) + 1,5sina сosa] –

– 0,5sin2a – sina sinj + 0,5sin2a}.

Оптимальным с точки зрения минимизации напряжений, возникающих при сжатии плашкой трубы и действии распределенной нагрузки, является значение угла охвата a, близкое к 90°.

17 Механизмы и инструменты для свинчивания и развинчивания НКТ и штанг. Кинематическая схема и характеристика механических ключей АПР-2ВБ и КМУ. Обоснование применения в конструкции ключей маховика.

Для свинчи и развенчивания Нкт и штанг применяют механические и ручные ключи

Главные требования: надежный захват (без проскальзывания труб) как при минимальных, так и при максимальных вращающих моментах, полное исключение повреждения трубы или муфты, снижающее ее прочность, высокая надежность в любых условиях использования.

Эта надежность должна сохраняться при работе с трубами, имеющими допустимые отклонения от номинального размера, загрязненными парафином, смолами, увлажненными минерализованной водой, нефтью, покрытыми слоем коррозии. На надежность ключа не должна влиять окружающая среда: сероводород, низкие температуры, осадки.

Наибольшее распространение на промыслах получили шарнирные трубные ключи типа КТГУ. Они предназначены для совместной работы с механическими ключами типов АПР и КМУ. Ключи выпускают для труб диаметром 48, 60, 73, 89 мм.

Ключи типа КТГУ состоят из челюсти, шарнирно соединенной со створкой и рукояткой при помощи пальцев, застопоренных пружинными шайбами (рисунок 1). В створки вставлена пружина, надетая на направляющую, которая обеспечивает автоматический зажим трубы между челюстью и створкой.

Поворот створки ограничивается уступом, выполненным на челюстях. На створках и челюстях ключей в канавках типа "ласточкин хвост" установлены два сухаря, которые от выпадания крепятся пружинными фиксаторами.

Р исунок 1 - Ключ трубный КТГУ:

1 - рукоятка; 2 - челюсти; 3 - сухарь; 4 -створка; В - толщина; Н - высота; D - диаметр захвата трубы; L - длина.

К люч трубный двухшарнирный КТД предназначен для ручного и механизированного свинчивания и развинчивания насосно-компрессорных труб при ремонте скважин, расположенных в районах с умеренным и холодным климатом. Состоит из большой и малой челюстей и рукоятки, шарнирно соединенных между собой. На оси шарнира, связывающего большую челюсть с рукояткой, имеется пружина, служащая для удержания ключа на трубе.

Ключ KШ (рисунок 2, а) предназначен для ручной работы.

Рисунок 2 - Ключи штанговые: а - КШ; б - дуговой КШК; в - КШШ 16...25; 1 - головка; 2 – рукоятка

Круговой штанговый ключ КШК (рисунок 2, б) с регулируемыми зажимными плашками применяют для отвинчивания штанг при закрепленном плунжере скважинного насоса. Во время подземного ремонта скважин при заедании плунжера скважинного насоса приходится поднимать трубы вместе со штангами.

А втомат АПР-2ВБ предназначен для механизированного свинчивания и развинчивания, а также удержания на весу насосно-компрес труб при ремонте скважин.

Состоит из вращателя, клиньевой подвески, центратора, балансира с грузом и электропривода с переключателем.

Автомат можно перевозить в собранном виде или расчлененным на отдельные блоки (рисунок 4).

1 - корпус автомата, 2 - червячное колесо, 3 - клинъевая подвеска; 4 - корпус клина, 5 - плашка, 6 - водило; 7 - вал вилки включения маховика; 8 - электропривод, 9 - ось балансира, 10 - направляющая клиньевой подвески, 11 - центратор; 12 - пьедестал центратора; 13 - фиксатор центратора.

Грузоподъемность, т 75 Максимальный крутящий момент на водиле, кН•м 4,5

Диаметр, мм: внутреннего проходного отверстия корпуса 138 захватываемых труб 60, 73 и 89 Частота вращения водила, мин^-1 48 Тип электродвигателя АСБ-41-4А Габариты, мм 950X525X650 Масса, кг: Автомата в сборе (без инструмента и приспособлений) 180 полного комплекта 485

К люч механический КМУ предназначен для механизации операций по свинчиванию и развинчиванию, захвату, удержанию на весу и цент­рированию колонны насосно-компрессорных труб при текущем ремонте скважин, эксплуатируемых при помощи любого оборудования, включая электропогружные насосы.Основные блоки ключа вращатель, электропривод, стопка и раз­резной спайдер (рисунок 5)

1 - вращатель; 2 - электродвигатель, 3 - стойка; 4 - спайдер

Рисунок 5 - Ключ механический универсальный КМУ

Наибольшая нагрузка на спайдер, Н 320

Наибольший крутящий момент на водиле, кН•м 4,5 Частота вращения водила, мин^-1 60

Диаметр захватываемых труб, мм 48, 60, 785

Электродвигатель привода: тип ВАО32-4 мощность, кВт 3 частота вращения, мин^-1 1380 напряжение, В 380 Габариты, мм 840X410X1020 Масса, кг: ключа (без спайдера и инструмента) 370 полного комплекта 460